CS254262B1

CS254262B1 - Ceramic burner for high-pressure discharge lamps

Info

Publication number: CS254262B1
Application number: CS839398A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Sokol; Jaromir Suchy
Original assignee: Ludvik Sokol; Jaromir Suchy
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS939883A1

Abstract

Uspořádání řeší konstrukci hořáku pro vysokotlaké výbojky. Jeho podstata spočívá v tom, že přes opěrný kroužek, který je pájkou upevněn v rozšířeném vnitřním průměru hořákové trubice, přesahuje stěna hořákové trubice.The arrangement solves the construction of the burner for high pressure discharge lamps. Its essence consists in that, over the support ring, which is soldered in expanded the inner diameter of the burner tube burner tube wall.

Description

Vynález řeší keramický hořák pro vysokotlaké výbojky.The present invention provides a ceramic burner for high pressure discharge lamps.

Těla hořáků pro vysokotlaké výbojky obsahující sodíkové páry sestávají z keramické hořákové trubice, která je na koncích uzavřena kovovými čepičkami nebo keramickými uzavíracími kroužky, kterými procházejí elektrické vodiče.The burner bodies for high pressure discharge lamps containing sodium vapor consist of a ceramic burner tube which is closed at its ends by metal caps or ceramic closing rings through which the electrical conductors pass.

Pro nejrozšířenější typ keramických hořáků vysokotlakých výbojek je charakteristický difuzní spoj mezi uzavíracím kroužkem a stěnou hořákové trubice. Vytvoření kvalitního vakuotěsného spoje po celé délce uzavíracího kroužku vyžaduje před slinováním hluboké zapuštění uzavíracího kroužku do hořákové trubice. Po výpalu se přesahující část trubice odřízne tak$ aj^y stěna výbojové trubice nepřesahovala čelo uzavíracího kroužku. Nedostatečné sladění smrštění spojovaných částí způsobuje bud netěsnosti v místě spoje, nebo praskání stěny trubice. Rozdílný tlak smršťující se stěny trubice, působící na uzavírací kroužek během výpalu těla hořáku, rozšiřuje toleranci průměru centrálního otvoru v uzavíracím kroužku. Zatímco těsnost difúzního spoje se obvykle zabezpečuje připájením přídavného kroužku na seříznutá čela keramického hořáku, prasklé a zřetelně netěsné trubice jsou pro stejnou technologií výroby těl hořáku nepoužitelné.The most widespread type of ceramic burners of high-pressure discharge lamps is characterized by a diffusion connection between the closing ring and the wall of the burner tube. Creating a high-quality vacuum seal over the entire length of the sealing ring requires deep sealing of the sealing ring into the burner tube before sintering. After firing, the protruding portion of the tube is cut off so that the wall of the discharge tube does not extend beyond the face of the closure ring. Insufficient alignment of the shrinkage of the joined parts causes either leakage at the joint or cracking of the tube wall. The differential pressure of the shrinking tube wall acting on the closure ring during firing of the torch body extends the diameter tolerance of the central opening in the closure ring. While the diffusion joint is usually sealed by soldering an additional ring to the cut faces of the ceramic burner, ruptured and clearly leaking tubes are unusable for the same burner body manufacturing technology.

Méně obvyklou konstrukcí těl hořáku v komerčních světelných zdrojích uvedeného typu je hořáková trubice s připájenými osazenými keramickými zátkami ke koncům trubice. Nedostatkem této konstrukce je malá kontaktní plocha spojovaných částí pro nanesení pájky, kterou prakticky určuje síla stěny hořákové trubice, a z toho vyplývá i nežádoucí riziko vzniku netěsného spoje. Dalším nedostatkem tohoto řešení je prakticky jednoúčelovost a nemožnost dalšího zlepšování těsnosti spoje konstrukčními úpravami.A less common construction of torch bodies in commercial light sources of the type mentioned is a torch tube with soldered ceramic plugs to the ends of the tube. The disadvantage of this construction is the small contact area of the solder application parts to be connected, which is practically determined by the wall thickness of the torch tube, and consequently the undesirable risk of leakage. Another drawback of this solution is virtually single purpose and impossibility to further improve the tightness of the joint by structural modifications.

Pro výrobu těl hořáků z monokrystalického oxidu hlinitého Al^O^ je rovněž známé uzavírání monokrystalické trubice zátkou z téhož materiálu, zapuštěnou do konce trubice s rozšířeným vnitřním průměrem. Zátky jsou zapuštěny do konců trubice tak, aby shodně s hořákovou trubicí zakončovaly tělo hořáku, což umožňuje známým způsobem připojit přídavný kroužek z polykrystalu, který překrývá místo spojení hořákové trubice s uzavíracím kroužkem. Nedostatkem tohoto řešení je především neekonomická výroba monokrystalických dílů a nedostatečné zatékání pájky při pájení do místa spojů na čelní ploše těla hořáku. Kvalita spojů je jako v ostatních případech podmíněna kvalitou pájky a technologií pájení.For the production of monocrystalline alumina torch bodies Al 2 O 4, it is also known to close the monocrystalline tube with a plug of the same material, embedded in the end of an expanded inner diameter tube. The plugs are embedded in the ends of the tube so as to terminate the torch body in accordance with the torch tube, which allows to attach an additional polycrystalline ring that covers the point of connection of the torch tube to the closure ring in a known manner. The disadvantage of this solution is mainly uneconomical production of single crystal parts and insufficient solder leakage during soldering to the joints on the front surface of the torch body. As in other cases, the quality of the joints is determined by the quality of the solder and the soldering technology.

Dále je známa konstrukce těla keramického hořáku s difuzně připojenými a zapuštěnými uzavíracími zátkami do hořákové trubice. Toto řešení nachází uplatnění zejména u nízkopříkonových výbojek a nepředpokládá zabezpečování těsnosti v difuzních spojích přídavnými kroužky, ani nestandardní změny v konstrukci hořáku. V porovnání s předcházejícími typy posledně uvedená konstrukce hořáku má nedostatek zejména v tom, že pájka vytváří nadměrně silnou vrstvu v místech styku uzavíracího kroužku s hořákovou trubicí a niobovou průchodkou. Vlivem teplotních změn za provozu výbojky vznikají v pájce trhlinky, což vede k netěsnostem ve spoji.Further, the construction of a ceramic burner body with diffusely connected and recessed closure plugs into the burner tube is known. This solution is used especially for low-power discharge lamps and does not assume tightness in diffusion joints by additional rings, or non-standard changes in the burner design. In comparison with the preceding types, the latter burner construction has the drawback, in particular, that the solder forms an excessively thick layer at the points of contact of the closure ring with the burner tube and the niobium lead-through. Temperature changes during operation of the lamp cause cracks in the solder, resulting in leaks in the joint.

Uvedené nedostatky odstraňuje keramický hořák pro vysokotlaké výbojky, tvořený hořákovou trubicí s rozšířeným vnitřním průměrem na jednom nebo obou koncích hořákové trubice a do tohoto rozšířeného konce hořákové trubice je zasunut opěrný kroužek s vnějším průměrem větším, než je vnitřní průměr střední části hořákové trubice, přičemž opěrný kroužek je připojen pájkou ke stěně hořákové trubice, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že přes opěrný kroužek přesahuje stěna hořákové trubice. Je výhodné, jestliže k Čelní vnější ploše opěrného kroužku je pomocí pájky pevně připojen uzavírací kroužek o libovolném profilu. Uzavírací i opěrný kroužek může být vytvořen z kompozitů sestavených z oxidu hlinitého Al^O^ nebo oxidu ytritého ^ne^° hořeČnatého spinelu MgA^O^ nebo jejich směsí a wolframu a/nebo molybdenu Mo a/nebo niklu Ni a/nebo železa Fe a/nebo niobu Nb.These drawbacks are overcome by a ceramic burner for high pressure discharge lamps consisting of a burner tube with an enlarged inner diameter at one or both ends of the burner tube and a support ring with an outer diameter greater than the inner diameter of the central portion of the burner tube is inserted into the extended end. the ring is connected by solder to the wall of the burner tube, according to the invention. Its essence is that the wall of the burner tube extends over the support ring. Advantageously, a sealing ring of any profile is firmly attached to the front outer surface of the support ring by means of a solder. The closure and backing ring may be formed of composites composed of alumina or yttrium ^non- magnesium spinel MgA ^O ^ or mixtures thereof and tungsten and / or molybdenum Mo and / or nickel Ni and / or iron Fe and / or niobium Nb.

Opěrný kroužek je opřen o výstupek, nacházející se v místě rozšíření vnitřního průměru hořákové trubice, a je pevpě připojen pájkou ke stěně hořákové trubice. Je účelné, aby uzavírací kroužek umístěný na opěrném kroužku měl pevně zabudovaný elektrický vodič, případně aby uzavírací kroužek měl potřebné elektrické vlastnosti. Uzavírací kroužek musí být pomocí známých pájecích hmot a technik pevně a vakuově těsně připojen k čelu opěrného kroužku a případně i ke stěně hořákové trubice. Ve zvláštních případech lze použít i přídavné kroužky.The support ring is supported by a projection located at the location of the extension of the inner diameter of the burner tube and is rigidly connected by solder to the wall of the burner tube. It is expedient that the closure ring located on the thrust ring has a firmly integrated electrical conductor, or that the closure ring has the necessary electrical properties. The sealing ring must be firmly and vacuum tightly connected to the face of the supporting ring and possibly to the wall of the burner tube by means of known soldering materials and techniques. In special cases additional rings may be used.

S výhodou lze použít vynálezu i v případech spojování součástí tlakovým slinováním za použití vhodných pájecích hmot, přiměřených tlaků a bez použití speciálního lisovacího nástroje.Advantageously, the invention can also be used in cases of joining components by pressure sintering using suitable solder materials, adequate pressures and without using a special pressing tool.

Další významnou výhodou vynálezu keramického hořáku je variabilita v uspořádání uzavíracích dílů konců hořáků, přičemž těsnost spojů není horší a v některých případech je dokonce lepší než těsnost známých typů keramických hořáků vysokotlakých sodíkových výbojek.Another important advantage of the invention of the ceramic burner is the variability in the arrangement of the end pieces of the burner ends, wherein the tightness of the joints is not inferior and in some cases is even better than that of the known types of ceramic high pressure sodium burner burners.

Předmětná konstrukce umožňuje kombinovat materiály pro hořákovou trubici, opěrný kroužek, uzavírací kroužek, eventuálně i přídavný kroužek. Možnosti kombinace uvedených součástí hořáku vyplývají z toho, že předmětná konstrukce umožňuje kombinovat výšku kroužků i průměr centrálního otvoru v širokých mezích s ohledem na jejich funkci v průběhu výroby nebo provozu výbojky. Významnou výhodou vynálezu je možnost využití výmětu z výroby difuzně uzavíraných těl hořáků k výrobě hořáků podle tohoto vynálezu, přičemž těsnost spojení lze srovnávat s těsností difuzního spoje. Využitím hořáku podle vynálezu vzniká významná úspora materiálu na výrobu hořákových trubic a zvyšuje se výrobní kapacita slinovacích pecí.The present design makes it possible to combine materials for the burner tube, thrust ring, closure ring and possibly an additional ring. Possibilities of combining said torch components result from the fact that the design allows to combine the height of the rings and the diameter of the central aperture within wide limits with respect to their function during lamp manufacturing or operation. An important advantage of the invention is the possibility of utilizing the discard from the manufacture of diffusion-sealed torch bodies to manufacture the torches of the present invention, wherein the tightness of the connection can be compared to that of the diffusion joint. The use of the burner according to the invention results in significant material savings for the production of burner tubes and increases the production capacity of the sintering furnaces.

Vynález je blíže objasněn na příkladech provedení pomocí připojeného výkresu, na němž obr. 1 znázorňuje základní uspořádání konce hořáku podle vynálezu, obr. 2 uspořádání konce hořáku s tvarovanou hořákovou trubicí, obr. 3 znázorňuje uspořádání konce hořáku s opěrným, uzavíracím a přídavným kroužkem, obr. 4 uspořádání s tvarovaným uzavíracím kroužkem z elektricky vodivého kompozitu a obr. 5 představuje uspořádání s tvarovaným opěrným a uzavíracím kroužkem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in more detail with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows the burner end configuration according to the invention; FIG. 2 shows the burner end configuration with shaped burner tube; FIG. 4 shows an arrangement with a shaped closing ring of an electrically conductive composite; and FIG. 5 shows an arrangement with a shaped supporting and closing ring.

Keramický hořák pro vysokotlaké výbojky podle obr. 1 je tvořen hořákovou trubicí 1_ s rozšířeným vnitřním průměrem na jednom nebo obou koncích hořákové trubice !_ z transparentní keramiky se zapuštěným opěrným kroužkem 2^, který tvoří přímo vlastní uzávěr a je opatřen elektrickým vodičem 5, zejména z niobu Nb. Vnější čelo opěrného kroužku 2, přes který přesahuje stěna hořákové trubice _1, je překryto kroužkem ze skelně krystalické pájky, která při pájení vyplní volné prostory 2 mezi jednotlivými součástmi hořáku. Pro zvýšení těsnosti spojů lze s výhodou překrýt opěrný kroužek 2 transparentním nebo neprůsvitným uzavíracím kroužkem _4 podle obr. 2. Mezi opěrný a uzavírací kroužek 2^ a £ a na uzavírací kroužek £ se před pájením umístí pájecí kroužky a při pájení vyplní pájka volné prostory 2 mezi jednotlivými součástkami hořáku. Obr. 3 ukazuje další příklad možného využití vynálezu.The ceramic burner for high-pressure discharge lamps according to FIG. 1 is formed by a burner tube 7 with an enlarged internal diameter at one or both ends of a transparent ceramic burner tube 11 with a recessed backing ring 24 which forms a self-contained closure and is provided with an electrical conductor 5, of niobium Nb. The outer face of the support ring 2, over which the wall of the burner tube 1 extends, is covered by a glass-crystalline solder ring which fills the free spaces 2 between the individual torch components during brazing. In order to increase the tightness of the joints, the support ring 2 can advantageously be covered by a transparent or opaque closure ring 4 according to FIG. 2. Solder rings are placed between the support and closure rings 2 and 4 on the closure ring before soldering and between the burner components. Giant. 3 shows another example of a possible use of the invention.

Opěrný kroužek 2, který má centrální otvor zřetelně větší než je průměr elektrického vodiče 5, je překryt uzavíracím kroužkem 2 z kompozitu složeného z oxidu hlinitého a wolframu W. Tento uzavírací kroužek 4, v němž je pevně uchycen elektrický vodič 5_, může být překryt ještě přídavným kroužkem 6_. Volný prostor 3 mezi jednotlivými součástmi hořáku je stejně jako v předcházejících příkladech vyplněn pájkou. Další možné tvarové provedení uzavíracího kroužku z elektricky vodivého kompozitu je na obr. 4. Uzavírací kroužek £ s pevně uchycenou elektrodou ]_ je prostřednictvím pájky připojen k opěrnému kroužku 2. Uspořádání konce hořáku podle obr. 5 umožňuje v určité míře zvětšovat vzdálenost mezi elektrodami, zejména při zpracovávání kratších výmětových hořákových trubic. Opěrný kroužek 2 má vytvořeno osazení, do něhož zapadá obdobně tvarovaný uzavírací kroužek 4_, který je vakuotěsně spojen s elektrickým vodičem 5.· Opěrným kroužkem _2 prochází elektrický vodič 2 zcela volně. Volné prostory 2 rnezi jednotlivými součástkami hořáku jsou vyplněny pájkou.The retaining ring 2, which has a central opening markedly larger than the diameter of the electrical conductor 5, is covered by a closing ring 2 of a composite composed of alumina and tungsten W. This closing ring 4, in which the electrical conductor 5 is firmly fixed, can be covered. additional ring 6. As in the previous examples, the free space 3 between the burner components is filled with solder. Another possible embodiment of the electrically conductive composite closure ring is shown in FIG. 4. The electrode conductive composite closure ring 4 is connected to the support ring 2 by solder. The torch end arrangement of FIG. 5 allows the distance between the electrodes to be increased to some extent. especially when processing shorter burner tubes. The support ring 2 has a shoulder in which a similarly shaped closing ring 4 fits in a vacuum-tight manner to the electrical conductor 5. The support ring 2 extends completely free of the electrical conductor 2. The free spaces 2 between the individual burner components are filled with solder.

Claims

A ceramic burner for high pressure discharge lamps, comprising a burner tube with an enlarged inner diameter at one or both ends of a burner tube, and a support ring having an outer diameter greater than the inner diameter of the central portion of the burner tube is inserted into the extended end of the burner tube. the ring is connected by solder to the wall of the burner tube, characterized in that it overlaps the wall of the burner tube (1) via the support ring (2).

Ceramic burner according to claim 1, characterized in that a sealing ring (4) of any profile and an outer diameter smaller than the inner diameter of the expanded end of the burner tube (1) is fixedly connected to the end face of the support ring (2) by solder. ).

Ceramic burner according to Claims 1 and 2, characterized in that an additional ring (6) of any profile and of a different outside diameter from the inner diameter of the enlarged end of the burner tube (1) is firmly attached to the end face of the closing ring (4). .

Ceramic burner according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that an electrical conductor (5) is fixed in the support ring (2) and / or in the closing ring (4) and / or in the additional ring (6) or an electrode (7).